문 열리자마자…액자 떨어지는 순간…"배터리없이 자동 알람"

UNIST, 도난방지 및 산업안전용 발전 필름 개발…접착력도 35배 개선

(지디넷코리아=박희범 기자)붙였다 떼기만해도 전기를 만드는 필름이 개발됐다. 향후 배터리 없이 자체 동작하는 센서 제작이 가능해질 전망이다.

UNIST는 기계공학과 정훈의 교수 연구팀이 접착력과 전기 출력을 동시에 조절할 수 있는 마찰전기 발전 필름을 개발했다고 22일 밝혔다.

마찰전기 발전은 두 물질이 접촉했다가 떨어될 때, 전하가 이동하면서 전기를 발생시킨다.

접착 필름이 강력한 전기 신호를 내고 우수한 접착력을 지닐 수 있는 구조적 원리를 나타낸 그림. i)은 절개 패턴 팁 전파 억제 ii)는 접착강도 증가 현상 iii)은 강한 전기생성을 보여주는 모습.(그림=UNIST)

연구팀은 이 원리를 접착 필름에 접목했다. 별도 전원장치 없이 붙였다 떼는 동작만으로 전기 신호를 만드는데 성공한 것..

연구팀은 이 필름에 먼저 ‘ㄷ’자 형태의 절개 패턴을 새겨 검증했다. 

정훈의 교수는 "절개 패턴이 균열이 진행되는 방향을 제어하고, 순간적으로 접착력을 높이는 역할을 한다"며 "균열이 연결부에서 멈췄다 반대 방향으로 다시 진행할 때 빠르게 분리되면서 전기 출력이 크게 증가하는 현상을 이용했다”고 설명했다.

이와함께 정 교수는 "절개 패턴 방향과 배열을 바꿔 붙는 방향이나 위치에 따라 출력과 접착력이 달라지도록 설계할 수 있는 것도 이 필름의 장점"이라고 부연설명했다.

연구팀은 실제 적용 가능성 여부도 테스트 했다.

필름을 문틈에 부착해 문이 열리는 순간 전기 신호를 발생시키고, 이 신호를 활용해 경고음을 울리는 시스템을 작동시키는데 일단 성공했다. 또 벽에 붙인 액자가 떨어지면, 스마트폰으로 상황을 전송하는 시스템도 만들었다.

컨베이어 벨트에 필름을 부착, 정상 회전에는 반응하지 않고 역방향으로 돌 때만 전기 신호가 발생하는 기계 이상작동 멈춤 기능으로도 활용 가능한다는 것도 확인했다.

정훈의 교수는 “접착 필름을 단순히 붙였다 떼는 도구가 아니라, 스스로 전기 신호를 만들어내는 스마트 센서로 전환할 수 있다는 것"이라며 “배터리 없이도 감지와 신호 생성을 동시에 수행할 수 있어 단순한 구조의 감지 시스템에 적합하고, 웨어러블 센서나 도난 방지 장치, 산업용 안전 시스템 등 다양한 분야로의 응용이 기대된다”고 말했다.

연구결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(6월11일자)에 게재됐다.

프로그래머블 메타 접착 TENG(마찰전기 나노발전기)를 활용한 예시. i)은 접착 해제 경고 시스템 ii)는 컨베이어 벨트 오작동 감지 및 경고 시스템 iii)은 도난 방지 시스템.(그림=UNIST)

박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)